Το Z Machine είναι μια γιγαντιαία μηχανή που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ακτίνων Χ και ακραίων θερμοκρασιών για τη δοκιμή υποθέσεων σχετικά με πυρηνικές εκρήξεις. Χρησιμοποιώντας μια τεράστια συσκευή τροφοδοσίας ισχύος, περνά ένα ρεύμα μέσω ενός σύρματος βολφραμίου ή χάλυβα, προκαλώντας την εξάτμισή του σε φορτισμένο πλάσμα. Ταυτόχρονα, η τεράστια πυκνότητα ρεύματος στον περιβάλλοντα αέρα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που προκαλεί περαιτέρω συμπύκνωση του φορτισμένου πλάσματος, μια διαδικασία γνωστή ως z-pinch, μετά τον κατακόρυφο άξονα κατά μήκος του οποίου συμπιέστηκε το πλάσμα στις πρώτες βρετανικές μηχανές . Το πλάσμα που εκρήγνυται παράγει θερμοκρασίες τόσο μεγάλες όσο 3.7 δισεκατομμύρια Kelvin, ή 3.6 δισεκατομμύρια βαθμούς F, και παράγει έναν παλμό ακτίνων Χ που μπορεί να προκαλέσει ένα κύμα κρούσης σε ένα αντικείμενο στόχο.
Οι θερμοκρασίες και οι πιέσεις που παράγονται στο Z Machine είναι τόσο τεράστιες που οι ιδιότητες της πυρηνικής σύντηξης μπορούν να μελετηθούν χρησιμοποιώντας αυτές. Στην πραγματικότητα, η μέγιστη θερμοκρασία είναι περίπου 300 φορές υψηλότερη από αυτή στον πυρήνα του Ήλιου, όπου λαμβάνει χώρα η πυρηνική σύντηξη. Η ισχύς που μπορεί να επιτύχει η Μηχανή Ζ είναι τόσο τεράστια, που πέρα από την επίτευξη της «τυπικής» σύντηξης δευτερίου και τριτίου (μία από τις μορφές σύντηξης χαμηλότερης θερμοκρασίας), η μηχανή Z μπορεί να συντήξει ελαφρούς πυρήνες όπως άτομα υδρογόνου ή λιθίου. που θα μπορούσε θεωρητικά να οδηγήσει σε ανευτρονική σύντηξη. Εάν η ανευτρονική σύντηξη μπορούσε να αναπτυχθεί σε μια πρακτική γεννήτρια ισχύος, θα αποφευχθούν πολλοί από τους βιολογικούς κινδύνους και τους κινδύνους χειρισμού που σχετίζονται με τη σύντηξη, όπου η ενέργεια προέρχεται κυρίως από βαλλιστικά νετρόνια, όπως στη σύντηξη δευτερίου-τριτίου.
Αρχικά σχεδιασμένο για να παρέχει 50 terawatt ρεύματος (αρκετό για να τροφοδοτεί 50 εκατομμύρια σπίτια) για μια έκρηξη λιγότερο από 100 νανοδευτερόλεπτα, το Z Machine επανασχεδιάστηκε για να παρέχει ισχύ 290 terawatt. Η ηλεκτρική εκκένωση που δημιουργείται τη στιγμή του A-pinch είναι τόσο τεράστια που οι σπινθήρες πέφτουν από κάθε μεταλλικό αντικείμενο στο δωμάτιο όπου βρίσκεται το Z Machine. Το αποτέλεσμα παρήγαγε φωτογραφίες που αντιπροσωπεύουν μερικές από τις πιο αξιομνημόνευτες επιστημονικές φωτογραφίες του 2005. Η ηλεκτρική εκκένωση εξακολουθεί να συμβαίνει παρά το γεγονός ότι ο εξοπλισμός τροφοδοσίας ρεύματος είναι βυθισμένος σε 2,000 κυβικά μέτρα λαδιού μετασχηματιστή και επιπλέον 2,300 κυβικά μέτρα απιονισμένου νερού. Η εκκένωση είναι γνωστή ως «τόξα και σπινθήρες» ή απλώς «κεραυνός».